Cystoseira barbata和Ulva lactuca大型藻类提取物对Ostreopsis cf. ovata生长和毒素产生的抑制作用：对减轻有害藻华的启示

《Journal of Experimental Marine Biology and Ecology》：Suppression effects of Cystoseira barbata and Ulva lactuca macroalgal extracts on growth and toxin production in Ostreopsis cf. ovata: Implications for harmful algal bloom mitigation

有害藻华抑制效应研究：发现Cystoseira barbata和Ulva lactuca甲苯提取物可有效抑制Ostreopsis cf. ovata生长，毒素含量短期升高但无胞外释放，证实环境友好生物控制潜力。

　　

扎卡里亚·A·穆罕默德（Zakaria A. Mohamed）|哈娜·阿博贝尔（Hana Abohbell）|阿德尔·S·本·奥姆兰（Adel S. Ben Omran）|塔哈尼·A·Y·阿塞里（Tahani A.Y. Asseri）|穆罕默德·哈希姆（Mohamed Hashem）|霍伊达·A·巴德尔（Hoida A. Badr）

埃及索哈格大学（Sohag University）理学院植物学与微生物学系，索哈格82524

摘要

我们之前在利比亚地中海沿岸的研究表明，大型藻类可能对有害微藻具有抑制作用。研究发现，在缺乏大型藻类的沿海区域出现了Ostreopsis cf. ovata的爆发，而在有大型藻类群落的区域则没有这种现象。因此，本研究调查了该地区最常见的两种大型藻类——Cystoseira barbata和Ulva lactuca的提取物对Ostreopsis cf. ovata的生长和毒素产生的潜在影响。结果表明，大型藻类的甲醇提取物对Ostreopsis cf. ovata的生长抑制作用比水提取物更明显。此外，Cystoseira barbata的水提取物和甲醇提取物对Ostreopsis cf. ovata生长的抑制作用更强（IC50 = 0.2–1.5 mg mL?1），而Ulva lactuca的提取物抑制作用较弱（IC50 = 0.5–35 mg mL?1）。在实验的前4天内，大型藻类提取物还增加了Ostreopsis cf. ovata细胞中的毒素产量（69.1–89.1 pg cell?1），而对照组为67.2 pg cell?1）。然而，这种毒素产量的增加并不构成风险，因为处理过的Ostreopsis cf. ovata培养物没有表现出细胞裂解或毒素释放到培养基中的现象。此外，细胞内的毒素逐渐减少，到实验结束时已无法检测到。在较高浓度的大型藻类提取物（5和10 mg mL?1）存在下，Ostreopsis cf. ovata细胞会沉降到培养容器底部，并转化为无活力且无毒的临时囊泡。研究表明，在评估这些抗藻剂对其他水生动物的影响后，Cystoseira barbata和Ulva lactuca的提取物可以作为环境安全的生物制剂，用于控制有限沿海区域的有害藻类爆发。

引言

全球范围内，有害藻类爆发（HABs）正变得越来越普遍、频繁和严重，这主要是由于人为因素，如富营养化（即营养物质过剩）、气候变化以及有害物种通过船舶压载水或贝类供应链的传播（Xu等人，2019；Hallegraeff等人，2021；Díaz-Alonso等人，2024）。有害藻类爆发具有多种负面影响，例如导致水体缺氧，从而杀死鱼类和其他海洋生物，造成渔业和农业的重大经济损失，以及生物多样性的丧失（Hallegraeff等人，2021）。此外，许多有害藻类能产生毒素，这些毒素会在海洋动物体内积累，如果被人类摄入会对健康构成威胁（Mohamed和Bakr，2018；Yu和Chen，2019）。因此，迫切需要采取措施来缓解有害藻类爆发（Sun等人，2024）。已经提出了多种缓解方法，包括化学、生物和物理手段（Zerrifi等人，2018；Balaji-Prasath等人，2022）。然而，这些方法在自然环境中使用时存在一些缺点。物理方法不适用于大规模的藻类爆发控制，因为它们成本高昂且会产生污泥和废弃物（Huisman等人，2018）。杀藻化学品也有一些缺点，例如运营成本高，并会产生损害其他水生生物的二次污染物（Imai等人，2021；Balaji-Prasath等人，2022）。某些使用细菌或病毒的生物处理技术虽然能有效缓解藻类爆发，但由于其非选择性作用，可能会危及其他海洋生物的生存，从而导致灾难性的环境后果（Patil等人，2024）。因此，寻找一种低成本、环保且高效的藻类爆发缓解方法变得越来越重要，以保护海洋生态系统。 许多研究记录了各种大型藻类及其提取物对有害甲藻的抑制作用（Benitt等人，2022；Sun等人，2024）。这些大型藻类包括绿藻Ulva spp.（Tang和Gobler，2011；Sun等人，2016；Sylvers和Gobler，2021）、红藻Gracilaria和Pyropia（Chai等人，2021；Patil等人，2024），以及褐藻Hizikia、Sargassum和Turbinaria（Ma等人，2017；Sun等人，2021a；Mohamed等人，2022）。其中一些细胞内抗藻化合物会积累在大型藻类表面，起到抗藻作用，导致底栖甲藻如Ostreopsis cf. ovata的沉积（Ternon等人，2020）。这些细胞内大型藻类代谢物因其高降解性和选择性而被视为天然的杀藻剂，可用于缓解藻类爆发（Yuan等人，2020；Sun等人，2024）。这表明，在水生环境中使用大型藻类的细胞内代谢物和抗藻剂可能是一种可行、环保且可持续的方法（Zuo等人，2016；Pal等人，2020）。然而，应使用来自同一栖息地的本地大型藻类及其提取物来缓解藻类爆发，以避免生态干扰。 Ostreopsis cf. ovata是一种在全球热带和温带沿海水域都会出现的有害甲藻（Gemin等人，2020）。Ostreopsis cf. ovata的爆发与海洋生物的死亡有关（Pavaux等人，2019），并且人们在水中游泳或接触海洋气溶胶时可能会出现皮肤刺激和呼吸不适等轻微健康症状（Pfannkuchen等人，2012）。Ostreopsis cf. ovata的毒性可能源于其产生的强效毒素，如isobaric palytoxin和ovatoxins（Tartaglione等人，2017）。该藻类已在包括阿尔及利亚、克罗地亚、塞浦路斯、法国、埃及、希腊、意大利、黎巴嫩和突尼斯在内的多个地中海国家的沿海水域被发现（Ibghi等人，2022）。最近，利比亚的地中海沿海水域也经历了Ostreopsis cf. ovata的强烈爆发（Mohamed等人，2025a）。我们还在距离Ostreopsis cf. ovata爆发区域约一公里处的利比亚地中海海岸观察到了Ulva lactuca和Cystoseira barbata的大型藻类群落，而在爆发区域则没有这些藻类（Mohamed等人，2025b）。相反，非爆发区域的大型藻类群落主要由Acanthophora spicifera、Enteromorpha linza、Jania rubens和Laurencia obtusa组成（Mohamed等人，2025b）。 由于这些藻类的存在阻止了爆发区域的形成，我们推测它们可能有助于限制Ostreopsis cf. ovata的生长，并防止了非爆发区域的藻类爆发。本研究通过检测从利比亚地中海沿岸采集的Cystoseira barbata和Ulva lactuca提取物对Ostreopsis cf. ovata的生长和毒素产生的抑制作用来验证这一假设。

实验部分

Ostreopsis cf. ovata的培养

本研究中使用的Ostreopsis cf. ovata是从2023年9月利比亚地中海藻类爆发期间采集的样本中分离得到的（Mohamed等人，2025a）。 该微藻能够产生类似palytoxin的化合物（细胞含量为55 pg cell?1），其中ovatoxin-a（39.7 pg cell?1）和ovatoxin-b（8.1 pg cell?1）占主导地位（Mohamed等人，2025a）。 在进行大型藻类抑制实验之前，首先通过培养该藻类来启动其生长过程。

大型藻类提取物对Ostreopsis cf. ovata生长的影响

将两种大型藻类Cystoseira barbata和Ulva lactuca的水提取物和甲醇提取物以不同浓度（0.5、1、5和10 mg mL?1）应用于Ostreopsis cf. ovata，评估这些提取物对其生长的抑制作用（以细胞密度衡量），持续时间为8天。结果表明，与对照组相比，处理组中的Ostreopsis cf. ovata生长受到大型藻类水提取物的剂量依赖性影响（图1）。

结论

本研究显示，来自地中海南部的Cystoseira barbata和Ulva lactua的大型藻类提取物能够抑制有害甲藻Ostreopsis cf. ovata的生长。这两种藻类的甲醇提取物对Ostreopsis cf. ovata生长的抑制作用比相应的水提取物更明显。此外，Cystoseira barbata的水提取物和甲醇提取物的抑制作用更强（IC50 = 0.2–1.5 mg mL?1），而Ulva lactuca的提取物抑制作用较弱（IC50值未提供）。

作者贡献声明

扎卡里亚·A·穆罕默德（Zakaria A. Mohamed）：撰写 – 审稿与编辑，撰写初稿，方法学设计，概念构思。 哈娜·阿博贝尔（Hana Abohbell）：撰写初稿，方法学设计，实验研究，数据分析。 阿德尔·S·本·奥姆兰（Adel S. Ben Omran）：撰写 – 审稿与编辑，方法学设计，概念构思。 塔哈尼·A·Y·阿塞里（Tahani A.Y. Asseri）：资金筹集，数据分析。 穆罕默德·哈希姆（Mohamed Hashem）：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。 霍伊达·A·巴德尔（Hoida A. Badr）：数据验证，方法学设计。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢King Khalid大学的研究与研究生院通过项目编号R.G.P. 2/325/46提供的资金支持。